河南省2010年地源热泵发展概况和发展趋势
发布时间：2011-11-20 20:02:46 来源：河南省自然资源监测和国土整治院（河南省自然资源厅地质灾害应急中心）
河南省矿业协会地热矿泉水专业委员会
张德祯
（2011.7.28）
摘要：本文概述了河南省浅层地热热能赋存的地热地质背景，认为浅层地热能较深层地热能具有更大的开发优势，基本阐明了河南省2010年底地源热泵开发现状并分析了发展趋势，指出地源热泵已步入迅速发展阶段，开发面积逾2000万平方米，但还存在急待解决的问题，提出了对策与建议。
关键词：地源热泵 开发现状 发展趋势 对策建议
浅层地热能是指蕴藏在地表以下深度（一般为
一、河南省具备开发浅层地热能的地热地质背景
河南省地处中原，是农业大省、矿业大省、煤炭资源大省，也是新兴的工业大省，能源消费中煤炭占据了过大的比重，环境污染未得到根本遏制，节能减排任务非常繁重，发展低碳经济势在必行，因而，属可再生的新型环保能源的浅层地热能和地热资源，当然地成为新能源的宠儿，期望借助地源热泵技术进行规模性开发，以致形成必须倚重的地热产业。
河南省总面积16.7×
河南省平原区广泛分布浅层地下水，浅层地下水资源量达131.79×108（1），大部水温适中（15～18℃），富水性中等～较强～极强，山前洪冲积倾斜平原和内陆河谷盆地，单井出水量一般为100～120m3/h,部分地区为120～200m3/h,甚至达到200～300m3/h,有良好的回灌条件，有利于建立有效的抽水-回灌系统，适于应用地下水地源热泵系统；而弱～中等富水区则适于应用地埋管地源热泵系统；水质除硬度超标外，基本满足地源热泵水质要求。优越的浅层水文地质条件，为浅层地热能开发奠定了基础。经初步计算，仅郑州、开封、新乡、濮阳、许昌、漯河、周口、焦作、安阳、洛阳、南阳等11个城市，浅层地热能储存资源量就达19.744×1015KJ（2）。全省127个市县，约有一半以上位居具开发浅层地热能条件的平原区，地源热泵技术有很大的推广应用空间，实施浅层地热能开发，完全能实现绿色供暖（制冷）的目标。
河南省还广泛分布低温地热资源，热储层主要为新近系明化镇组热储层、馆陶组热储层、古近系下河街组热储层，
综上所述，应特别强调的是，无论浅层地热能，或深层地热资源，都需要借重热泵技术实现合理开发。
二、河南省浅层地热能开发较深层地热能开发具有更大的优势
借助地源热泵技术开发浅层地热能较深层地热能开发具有更大的优势，其优势在于：
1、资源可持续利用。利用地源热泵系统给建筑物供暖、空调，冬季从地层中取出热量给建筑物供暖，夏季吸收建筑物的热量释放到地层中储存，这样，全年中建筑物冬季采暖所需的热量，总体上可与来自地球深部的传导热量和夏季储存的热量实现平衡，使浅层地热能源能够实现可持续利用。
2、高效节能。由于地源热泵的热源温度全年一般为10～
3、环保效益显著。地下水地源源热泵运行时，需要的仅仅是水源水的热量或冷量，水质不发生任何变化，也不产生任何污染、不耗水、不排烟、不产生灰尘，仅仅消耗少量的电能。使用水源热泵导致的污染物排放，比空气源热泵减少40%，比电锅炉减少70%。虽然地源热泵也使用制冷剂，但比常规空调减少25%的冲灌量。地源热泵在工厂内整装密封完好，不会像分体空调那样安装时易产生泄漏。它是目前减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。
4、一机多用，易于商业性开发。一套地源热泵可以解决供热、供冷和生活热水供应问题。一套设备可以代替原来锅炉加空调两套系统，所以一次性投资仅是传统供热制冷的50%～70%。特别是在夏季供冷时，可以利用热泵产生的废热，免费为用户提供生活热水。所以，地源热泵特别适用同时有供热供冷和生活热水供应的建筑，尤其是房地产住宅小区，实现大面积商业性开发。
5、自化程度高、运行可靠、使用寿命长。地源热泵一般全电脑控制，可根据外部负荷的变化，调整压缩机的工作数量，并设有压缩机超温保护，断水保护等多种保护措施，可实现无人值守。由于地源热泵的水体温度稳定，与空气源热泵相比，免除了结霜和除霜的影响。热泵的运转部件少，基本上不需要维修，运行稳定可靠，使用寿命可达20年左右。
综上所述表明，总体而言，开发利用浅层地热能完全可以取代深层地热能采暖的需要。但令人深思的是，既然浅井可以“取热”供暖（制冷），为什么非要施工1000～2000m，甚至超过
三、河南省地源热泵已步入迅速发展阶段
河南省浅层地热能开发利用始于20世纪90年代末，但其时应用非常有限，省矿协在2000年12月提交的《郑汴地区地热资源开发现状及对策调研报告》中曾提出地源热泵技术推广应用的意见，未引起重视和响应，但近十年地源热泵开发形势大变，发展速度和广度均令人惊愕。随着传统能源的紧缺和人们对开发新能源和再生能源的重视以及地源热泵技术的日益成熟，主要由于市场需要和民间力量的积极推动，河南省和其它先进省份一样，地源热泵技术迅速推广，浅层地热能的开发利用得到了快速发展，可以说已经步入迅速发展阶段。据河南省地质调查院初步调查，至2008年底，全省范围18个省辖市均有地源热泵工程项目，尤其是郑州市、南阳市、洛阳市、新乡市、安阳市应用较多。据不完全统计，18个省辖市建成地源热泵工程项目824项，大部分是地下水地源热泵工程项目，应用建筑面积已逾1500万平方米。该数据未包括县（市）的应用面积，若包括在内当逾1600万平方米，至2010年底则跨过2000万平方米大关。
现有地源热泵工程，主要为地下水地源热泵系统，地埋管地源热泵系统所占比例较小。开发规模，洗浴中心、酒店一般小于
地下水地源热泵系统运行时间与运行效果：制冷期一般为5月底至9月底，供暖期为11月上旬至来年3月上旬。供暖期，主机入水温度一般16－
热泵机组主要品牌有科莱门特、开利公司、清华同方、富尔达、美意、西亚特、盾安、科莱等，其中，克莱门特、清华同方、开利公司三家名列三甲（见表）：
河南省2010年底地源热泵主要品牌累计应用建筑面积统计简表
| 序号 |
企业名称 |
热泵累计应用建筑面积（万m2） |
小计 （万m2） |
|
| 地下水 |
地埋管 |
|||
| 1 |
克里门特 |
294 |
126 |
420 |
| 2 |
清华同方 |
260 |
72 |
332 |
| 3 |
开利公司 |
300 |
0 |
300 |
| 4 |
合计 |
854 |
198 |
1052 |
克里门特堪称领军企业，截止2010年底，共有530多台地源热泵机组投入使用，累计应用建筑面积达420万平方米，其中，地下水地源热泵约占70%，地埋管地源热泵约占30%；仅2010年度，就有68台地源源热泵机组投入使用，应用建筑面积约80万平米，其中地下水地源热泵有55台，应用建筑面积约50万平米，地埋管地源热泵有13台，应用建筑面积约30万平米。清华同方紧随其后位居第二位，其2010年底，地源热泵累计应用面积332万平方米，其中，地下水地源热泵约占78.3%，地埋管地源热泵约占21.7%；2010年度开发面积约147万平方米，其中，地下水地源热泵系统80万平方米，地埋管地源热泵系统67万平方米。开利公司2010年底，地源热泵累计应用面积300万平方米，主要为地下水地源热泵系统；2010年度开发面积约40万平方米，其中，地下水地源热泵系统37万平方米，地埋管地源热泵系统
就以上初步统计，截至2010年底，克莱门特较2009年应用面积增加了145万平方米，增率52.73﹪；清华同方增加了147万平方米，增率91.1﹪。两者合计2010年新增开发面积约292万平方米。其它热泵设备厂家2010年应用面积均有不同程度的增长。如以2009年统计数字1600万平方米为基数，加上增长数，连同新列入统计数的开利公司的工程量，河南省地源热泵应用面积可达2192万平方米。
随着政府有关部门的倡导和支持力度的不断加大，以及地源热泵技术的逐步完善，浅层地热能必将成为河南省地热能开发利用中的最普遍最主要的能源。可以预见，开发利用浅层地热能，将是河南省今后地热能开发利用的主流和方向。
四、河南省存在的问题和地源热泵发趋势
河南省地源热泵历经10年运作，有了很大的发展，但总结过去，展望未来，已经出现了加强基础工作和调整地源热泵开发类型趋势，也出现了上特大项目的萌动：
首先，国土资源系统加大了省会及直辖市区浅层地热能勘查评价工作的力度，2008年下达了郑州、三门峡、洛阳、开封等四城市市区的勘查评价任务，涉及勘查评价面积达2293平方公里；2010年下达了济源、驻马店、漯河、周口、南阳、新乡、焦作、安阳、濮阳、鹤壁、商丘等十一城市市区或重点区的勘查评价任务，涉及勘查评价面积达4090平方公里。2010年底前已经完成了三门峡市、洛阳市的勘查评价工作，至2011年底将全部结束勘查评价工作，届时将基本查明15个城市市区浅层地热能地热地质条件并划分地源热泵系统的适宜性分区，这对于城市市区科学合理、因地制宜地推广地源热泵技术，将起到非常重要的指导作用。
其次，地源热泵开发类型选择上也趋于理性化，开发单位多意识到地下水地源热泵系统存在太多的问题，诸如回灌困难、容易堵塞以及审批严等问题，不再“一哄而上”，而是比较冷静地思考，由之，选择地埋管地源热泵系统的比例加大，甚至地表水地源热泵系统也提到选择议题；此外，也注意以“一分为二”的观念分析地源热泵的优势和存在问题。
第三，特大型地下水地源热泵系统“横空出世”，有多处开发面积达44～45万平方米的项目已经上马或规划实施。这与“趋于理性化”似乎是背道而驰，难说不是一种“上特大项目的萌动”。特大型地下水地源热泵系统不宜提倡，如果确要实施，务必进行场地浅层地热能勘查评价工作，并进行利弊分析。
河南省浅层地热能开发确实有了很大的发展，但尚存在以下问题：
1、开发现状不清，盲目性较大，缺乏规划与指导，主要是开发商与业主结合的市场商业行为。
2、场地浅层地热能勘查评价工作没有得到应有的重视，现有应用工程大多未进行场地浅层地热能前期地质勘查，与水文地质、工程地质条件严重脱节，其后果难于预料；区域浅层地热能勘查评价工作得到了重视，但立项滞后，其勘查成果对于指导浅层地热能的合理开发难于发挥应有的超前作用。
3、对已建工程运行效果、热均衡状况及其对地质环境条件的影响缺乏研究、监控。
4、管理混乱，未明确管理主管部门，或管理缺位，或管理越位，对“假回灌”处置不力。
5、对开发、勘查、设计、施工企业未设置准入条件，施工质量良莠不齐，严重影响开发效果。
6、缺少优惠鼓励政策，致运行费用居高不下。
五、对策与建议
针对存在问题，对策与建议如下：
1、进行浅层地热能开发利用现状调查，查明浅层地热能开发利用工程的类型、分布、规模、运行效果、经济合理性和存在问题，提出解决问题的途径和方法。
3、加大政府对地源热泵技术推广应用的支持力度，根据《可再生能源法》的有关规定，研究出台相关鼓励政策。实行政策引导和财政补贴，采取有效措施降低地源热泵运行价格。2、加强管理，改变管理缺位、管理越位和多头管理的被动状态，反对技术工作行政化的倾向，更要杜绝假管理之名行部门利益之实现象的发生。浅层地热能开发管理涉及规划、城建、国土、水利、环保、财政、电力、房地产等相关部门，主管部门应密切与其它相关部门的协作，明确分工，各负其责，制定规范管理的规定，加强热泵工程的前期、后期监管，促进浅层地热能开发有序发展。应强调指出的是，对于大面积地源热泵选型错误的城市和地区须紧急叫停；对于“假回灌”应严加处置并追究监管责任。
4、制定设计、施工、勘查、监测资质管理制度，逐步实行市场准入制和工程监理制，以及技术人员的培训上岗制，确保施工队伍的技术水平和工程质量。
5、根据《国土资源部关于大力推进浅层地热能开发利用的通知》（国土资发［2008］9号）精神，按《浅层地热能勘查评价技术规范》要求，从满足制定浅层地热能开发利用规划的要求出发，加快区域浅层地热能勘查评价工作的步伐，以查明浅层地热地质条件，从地学角度尽快划分地下水地源热泵适宜区和地埋管地源热泵适宜区，提出合理的开发利用规模和可持续开发利用的建议，并预测开发利用可能引起的主要环境问题。要重视场地浅层地热能勘查评价工作，并制定约束机制，凡未进行场地浅层地热能勘查评价工作的项目，不得批准实施；对于竣工工程应有计划地进行场地浅层地热能补充调查工作，以发现问题及时解决。
6、在浅层地热能勘查评价的基础上，由主管部门组织相关部门编制开发利用规划，并逐步实施。应指出的是，浅层地热能开发利用规划是综合性规划，是开发需要与约束机制共同作用的成果，涉及方方面面，需要协作和配合，但在当前主要是城乡建设部门和国土资源部门的结合；从学科来说则是水工环和暖通空调两大专业的结合。
7、要贯彻落实科学发展观，坚持"在保护中开发，在开发中保护"的方针，开展浅层地热能开发利用的环境影响评估工作，重点评估开发浅层地热能可能引发的地质灾害、水质污染、热污染和地温场变化等问题，防患于未然患。
8、建立地埋管换热系统（土壤热交换系统）、地下水换热系统和地表水换热系统等不同类型的地源热泵示范工程，总结运行效果、经济合理性、设计优化、最优回灌方法、地质环境综合评价方面的经验和参数，指导浅层地热能规模性开发。
9、设立专项，在浅层地热能重点开发区，建立地下水（岩土）监测系统，进行勘查开发浅层地热能和保护地质环境方面的实验研究，建立与地源热泵工程有关的数据库，为地源热泵工程设计提供依据。
10、加强地源热泵工程的经济评估工作，建立合理的初装、运行价格体系，尤其是合理的确定电价和循环水价格。要重视经济合理性的研究，寻觅降低运行成本的途径和方法。对于“初期投资较大，运行成本比较低”的结论要有具体的支撑实例。
总之，应落实科学发展观，响应国家节能减排的号召,建设绿色河南、生态河南，进一步推动节能减排工作，密切结合商业性开发的需要，加大浅层地热能尤其是场地浅层地热能勘查评价工作的力度，促进河南省浅层地热能开发产业又好又快发展，为节能减排，实现环保型低碳经济做出应有的贡献。
参考文献：
（1）河南省地下水资源评价.河南省国土资源厅.2002.1
（2）河南省重点城市浅层地热能评价与开发利用研究报告.河南省地质调查院.2009.6
（3）河南省地热资源调查与开发利用保护划报告. 河南省地质环境监测院.2007
（4）关于促进我省浅层地热能勘查开发的意见.张德祯.《河南矿业》2009年第2期